一種鎂合金材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于粉末冶金材料技術領域，具體涉及一種鎂合金材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 鎂合金是目前發現的所有金屬結構材料中，密度最小的輕質結構材料，和其它同 類金屬材料相比，鎂合金材料具有比強度和比剛度高、阻尼性能好、鑄造性能佳、電磁屏蔽 性高、易于回收利用、尺寸穩定性高等。由于鎂合金材料具有上述優異的性能，使其在汽車、 電子、航天、航空等行業領域內具有極其重要的應用價值和廣闊的應用前景，因此鎂合金材 料也被贊譽為本世紀最有"發展前途"的金屬結構材料。
[0003] 然而，鎂合金材料自身也存在一些缺點，如強度較低、抗氧化性能差以及高溫抗蠕 變性能差等。基于上述鎂合金材料的缺點和不足，使其在承重結構件領域內的應用范圍受 到了一定程度的限制。因此，為了滿足大承載結構件對鎂合金材料在室溫及高溫條件下強 度的要求，必須提高鎂合金材料的綜合性能，科技人員向鎂合金中加入高強、高模量的碳纖 維、碳化硅纖維等制成復合材料，連續纖維增強復合材料獲得了非常高的比強度和比剛度， 成為航空、航天用重要的結構材料。鎂基復合材料具有高比強度、比剛度和優良的鑄造性能 使其在航空、汽車等領域得到廣泛應用。為了使鎂基復合材料在民用方面推廣，必須研究低 成本的鎂基復合材料，因此人們又開始研究非連續增強鎂基復合材料，非連續增強鎂基復 合材料是繼鋁基復合材料之后的又一具有競爭力的輕金屬基復合材料。目前制各的非連續 增強鎂基復合材料，增強物用得較多的是SiC、B4C、A1203等的顆粒與晶須。
[0004] 目前，采用鑄造法制各顆粒增強鎂基復合材料的研究已有很多報道。粉末冶金法 和普通熔鑄法相比，可以生產出較難生產的特殊材料，制品尺寸精度高，可以避免由融化過 程產生材料化學成分變化和雜質混入；燒結選擇在真空系統中進行，材料不氧化，也不會污 染，成分配比準確，可以最大限度減少合金成分的偏聚，消除粗大、不均勻鑄造組織。但是用 粉末冶金法制備顆粒增強復合材料性能也存在較大離散性，這會成為阻礙鎂基復合材料進 入大規模工業化生產的一個重要因素。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種鎂合金材料的制備方法，所得鎂 合金材料具有高拉伸強度、高硬度與韌度以及高密度的特點。
[0006] -種鎂合金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1，以重量份計，將二氧化硅3~8份、氧化鎳粉1~4份、硅酸鈣2~7份、碳 酸鈉0. 8~3. 5份混合，置于馬弗爐中500~600°C保溫，冷卻，得到混合物A;
[0008] 步驟2,以重量份計，將步驟1所得混合物A、硬脂酸1~5份、二氧化錳2~4份、 有機膨潤土 3~6份混合，球磨，得到混合物B;
[0009] 步驟3,以重量份計，將步驟2所得混合物B與鎂粉50~80份混合，在真空條件下 熔煉，冷卻，即得。
[0010] 作為上述發明的進一步改進，步驟1中升溫速度是10°C/min。
[0011] 作為上述發明的進一步改進，步驟1中保溫時間是10~15min。
[0012] 作為上述發明的進一步改進，步驟2中有機膨潤土的平均粒徑是100~300ym。
[0013]作為上述發明的進一步改進，步驟3中熔煉溫度為500~600°C，熔煉時間為10~ 15min，真空度為1~3MPa。
[0014] 作為上述發明的進一步改進，步驟2中還需要加入三氧化媽份1~3份。
[0015] 作為上述發明的進一步改進，步驟2中還需要加入氧化鋅粉1~2份。
[0016] 本發明的鎂合金材料具有高拉伸強度、高硬度與韌度以及高密度的特點。
【具體實施方式】
[0017] 實施例1
[0018] -種鎂合金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0019] 步驟1，以重量份計，將二氧化硅3份、氧化鎳粉1份、硅酸鈣2份、碳酸鈉0. 8份混 合，置于馬弗爐中500°C保溫lOmin，馬弗爐的升溫速度為10°C/min，冷卻，得到混合物A;
[0020] 步驟2,以重量份計，將步驟1所得混合物A、硬脂酸1份、二氧化錳2份、有機膨潤 土（平均粒徑是100ym) 3份混合，球磨，得到混合物B;
[0021 ] 步驟3,以重量份計，將步驟2所得混合物B與鎂粉50~80份混合，在真空條件下 熔煉，熔煉溫度為500°C、熔煉時間為lOmin、真空度為IMPa，冷卻，即得。
[0022] 實施例2
[0023] -種鎂合金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0024] 步驟1，以重量份計，將二氧化硅5份、氧化鎳粉2份、硅酸鈣6份、碳酸鈉1. 4份混 合，置于馬弗爐中550°C保溫15min，馬弗爐的升溫速度為10°C/min，冷卻，得到混合物A;
[0025] 步驟2,以重量份計，將步驟1所得混合物A、硬脂酸3份、二氧化錳3份、有機膨潤 土（平均粒徑是200ym) 5份混合，球磨，得到混合物B;
[0026] 步驟3,以重量份計，將步驟2所得混合物B與鎂粉65份混合，在真空條件下熔煉， 熔煉溫度為550°C、熔煉時間為12min、真空度為2MPa，冷卻，即得。
[0027] 實施例3
[0028] -種鎂合金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0029] 步驟1，以重量份計，將二氧化硅4份、氧化鎳粉3份、硅酸鈣5份、碳酸鈉1. 8份混 合，置于馬弗爐中550°C保溫lOmin，馬弗爐的升溫速度是10°C/min，冷卻，得到混合物A;
[0030] 步驟2,以重量份計，將步驟1所得混合物A、硬脂酸4份、二氧化錳3份、有機膨潤 土 5份（平均粒徑是150ym)混合，球磨，得到混合物B;
[0031 ] 步驟3,以重量份計，將步驟2所得混合物B與鎂粉70份混合，在真空條件下熔煉， 熔煉溫度為550°C、熔煉時間為lOmin、真空度為2MPa，冷卻，即得。
[0032] 實施例4
[0033] -種鎂合金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0034] 步驟1，以重量份計，將二氧化硅8份、氧化鎳粉4份、硅酸鈣7份、碳酸鈉3. 5份混 合，置于馬弗爐中600°C保溫15min，馬弗爐的升溫速度是10°C/min，冷卻，得到混合物A;
[0035] 步驟2,以重量份計，將步驟1所得混合物A、硬脂酸5份、二氧化錳4份、有機膨潤 土（平均粒徑是300ym) 6份混合，球磨，得到混合物B;
[0036] 步驟3,以重量份計，將步驟2所得混合物B與鎂粉80份混合，在真空條件下熔煉， 熔煉溫度為600°C、熔煉時間為15min、真空度為3MPa，冷卻，即得。
[0037] 實施例5
[0038] 本實施例與實施例3的區別在于：步驟2中還需要加入三氧化鎢份1~3份。
[0039] -種鎂合金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0040] 步驟1，以重量份計，將二氧化硅4份、氧化鎳粉3份、硅酸鈣5份、碳酸鈉1. 8份混 合，置于馬弗爐中550°C保溫lOmin，馬弗爐的升溫速度是10°C/min，冷卻，得到混合物A;
[0041] 步驟2,以重量份計，將步驟1所得混合物A、硬脂酸4份、二氧化錳3份、有機膨潤 土 5份（平均粒徑是150ym)、三氧化鎢份2份混合，球磨，得到混合物B;
[0042] 步驟3,以重量份計，將步驟2所得混合物B與鎂粉70份混合，在真空條件下熔煉， 熔煉溫度為550°C、熔煉時間為lOmin、真空度為2MPa，冷卻，即得。
[0043] 實施例6
[0044] 本實施例與實施例5的區別在于：步驟2中還需要加入氧化鋅粉1~2份。
[0045] -種鎂合金材料的制備方法，包括以下步驟：
[0046] 步驟1，以重量份計，將二氧化硅4份、氧化鎳粉3份、硅酸鈣5份、碳酸鈉1. 8份混 合，置于馬弗爐中550°C保溫lOmin，馬弗爐的升溫速度是10°C/min，冷卻，得到混合物A;
[0047] 步驟2,以重量份計，將步驟1所得混合物A、硬脂酸4份、二氧化錳3份、有機膨潤 土 5份（平均粒徑是150ym)、氧化鋅粉2份、三氧化鎢份2份混合，球磨，得到混合物B;
[0048] 步驟3,以重量份計，將步驟2所得混合物B與鎂粉70份混合，在真空條件下熔煉， 熔煉溫度為550°C、熔煉時間為lOmin、真空度為2MPa，冷卻，即得。
[0049] 將上述實施例所得鎂合金材料進行性能測試，具體結果見下表：
[0050]
[0051] 由以上結果可知，本發明提供的鎂合金材料拉伸強度達到了 1035MPa以上，伸長 率達到了 4. 45 %以上，密度達到了 7. 35以上，硬度達到了HV714以上，具有高拉伸強度、高 硬度與韌度以及高密度的特點。
【主權項】
1. 一種鎂合金材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1，以重量份計，將二氧化硅3~8份、氧化鎳粉1~4份、硅酸鈣2~7份、碳酸鈉 0. 8~3. 5份混合，置于馬弗爐中500~600°C保溫，冷卻，得到混合物A ; 步驟2,以重量份計，將步驟1所得混合物A、硬脂酸1~5份、二氧化錳2~4份、有機 膨潤土 3~6份混合，球磨，得到混合物B ; 步驟3,以重量份計，將步驟2所得混合物B與鎂粉50~80份混合，在真空條件下熔 煉，冷卻，即得。2. 根據權利要求1所述的鎂合金材料的制備方法，其特征在于：步驟1中升溫速度是 ICTC /min〇3. 根據權利要求1所述的鎂合金材料的制備方法，其特征在于：步驟1中保溫時間是 10 ~15min〇4. 根據權利要求1所述的鎂合金材料的制備方法，其特征在于：步驟2中有機膨潤土 的平均粒徑是100~300 ym。5. 根據權利要求1所述的鎂合金材料的制備方法，其特征在于：步驟3中熔煉溫度為 500~600°C，熔煉時間為10~15min，真空度為1~3MPa。6. 根據權利要求1所述的鎂合金材料的制備方法，其特征在于：步驟2中還需要加入 三氧化鎢份1~3份。7. 根據權利要求6所述的鎂合金材料的制備方法，其特征在于：步驟2中還需要加入 氧化鋅粉1~2份。
【專利摘要】本發明提供了一種鎂合金材料的制備方法，先將二氧化硅、氧化鎳粉、硅酸鈣、碳酸鈉混合，置于馬弗爐中500～600℃保溫，冷卻，再將所得混合物、硬脂酸、二氧化錳、有機膨潤土混合，球磨；最后將所得混合物與鎂粉混合，在真空條件下熔煉，冷卻，即得。本發明提供的鎂合金材料拉伸強度達到了1035MPa以上，伸長率達到了4.45%以上，密度達到了7.35以上，硬度達到了HV714以上，具有高拉伸強度、高硬度與韌度以及高密度的特點。
【IPC分類】C22C23/00, C22C1/02
【公開號】CN105112696
【申請號】CN201510540668
【發明人】劉莉, 王爽, 邱晶, 劉曉東, 黃明明
【申請人】蘇州萊特復合材料有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月28日